KR102337795B1 - 박판 용접 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판 용접 구조에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제1 및 제2 박판 부재; 상기 제2 박판 부재의 모서리에 연결되고, 일 면이 상기 제1 박판 부재 일 면의 일부에 면 접촉하는 겹침부; 상기 제1 박판 부재의 일 면과 상기 겹침부의 모서리 사이에 형성되는 제1 용입부에 용접에 의해 용접된 제1 용접 이음부; 및 상기 제1 박판 부재의 모서리와 상기 겹침부의 타 면 사이에 형성되는 제2 용입부에 용접에 의해 용접된 제2 용접 이음부를 포함한다.

Description

박판 용접 구조{Welding structure for thin plate}

본 발명은 용접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박판들을 결합시키는 박판 용접 구조에 관한 것이다.

일반적으로 선체는 복수의 탄소 강판을 용접하여 일정한 크기의 블록을 제작한 후 이들을 결합에 의해 제작된다.

탄소 강판은 두께에 따라 분류되며, 일반적으로 8mm를 기준으로 박판과 후판(厚板)으로 분류된다. 즉, 8mm 이하의 두께를 갖는 탄소 강판은 박판으로 분류되고, 8mm를 초과하는 두께를 갖는 탄소 강판은 후판으로 분류된다. 그리고 50mm를 초과하는 두께를 갖는 탄소 강판은 극후판으로 분류된다.

한편, 8mm 이하의 두께를 갖는 박판으로 블록을 제작할 경우에는 박판들을 용접하는 과정에서 발생하는 용접 열에 의해 박판에 과도한 각변형, 활변형 및 수축변형과 같은 영구 변형이 발생한다.

또한, 여러 장의 박판을 서로 맞대어 주판 용접할 경우에는 용접 조건의 미세한 조정 실패나 박판 각각의 모서리의 정밀 가공도 저하가 발생한다. 이에 따라, 과입열에 의해 용접되는 부분이 모재를 관통하는 용락(burn-through)이 발생할 가능성이 높다.

또한, 용접 중 발생한 박판의 변형은 용접 부분의 용접품질을 저하시키며, 여러 장의 박판을 용접하여 제작한 주판에 론지와 같은 종 보강재를 결합시키는 경우에는 여러 가지 문제가 발생된다. 즉, 용접변형으로 인해 후속 공정에서의 생산성과품질 관리에 어려움이 발생하며, 이로 인해 생산 비용이 증가한다.

이러한 박판의 변형은 곡직작업이라는 추가 공정을 통해 변형을 제거할 필요가 있다. 결국, 많은 인력과 작업 시간이 추가로 소용되어 블록의 제작 공정이 길어지고 품질과 생산성이 저하되는 원인이 된다.

따라서 박판 용접 시 발생하는 용접 변형을 개선하여 블록의 생산성을 향상시킬 수 있는 새로운 대안이 요구된다.

위와 같은 요구를 충족시키기 위해 한국공개특허공보 제10-2013-0096490호에 다수의 박판을 서로 용접 결합 시 용접 열에 의한 용접 변형과 용접 작업 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 종래의 박판 용접 구조가 제안되었다.

이하에서는 종래의 박판 용접 구조를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 박판 용접 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 박판 용접 구조(1)는 박판의 제1 박판 부재(10), 제1 박판 부재(10)와 서로 모서리가 대향되게 배치된 박판의 제2 박판 부재(20), 및 제1 박판 부재(10)와 제2 박판 부재(20) 각각의 대향된 모서리 일측에 배치되어 제1 박판 부재(10)의 모서리 및 제2 박판 부재(20)의 모서리와 각각 용접결합되는 플랜지(32)를 갖는 보강 부재(30)를 포함하되, 제1 박판 부재(10) 및 제2 박판 부재(20)와 각각 접하는 플랜지(32)의 양측에는 소정 각도의 플랜지 용입부(40)가 형성되며, 플랜지 용입부(40)에는 용접에 의해 플랜지 용접 이음부(41)가 형성된다. 그리고 제1 박판 부재(10)과 제2 박판 부재(20)의 사이는 박판 부재 용입부(50)가 형성되고, 박판 부재 용입부(50)에는 용접에 의해 박판 부재 용접 이음부(52)가 형성된다.

한편, 종래의 박판 용접 구조(10)는 제1 박판 부재(10)와 제2 박판 부재(20)을 결합시키기 위해 3번의 용접이 수행된다.

이에 따라, 용접 횟수가 많아 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 종래의 박판용접 구조는 3번의 용접이 수행되어야 하므로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 용접 횟수가 많아 제1 박판 부재(10)와 제2 박판 부재(20)가 용접 열에 의해 변형될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 제1 박판 부재(10)와 제2 박판 부재(20)의 용접 열에 의한 변형을 방지하기 위해 보강 부재(30)에 별도의 플랜지(32)가 필요한 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2013-0096490호(발명의 명칭: 박판의 용접구조와 이를 포함하는 선박 및 이를 이용하는 박판 용접방법, 공개일자: 2013년08월30일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용접 횟수를 감소시켜 생산성을 향상시키고, 박판 부재들이 용접 열에 의해 변형될 수 있는 가능성을 감소시키고, 보강 부재에 박판 부재들의 용접 열에 의한 변형을 방지하기 위한 플랜지가 필요 없는 박판 용접 구조를 제공하는 것이다.

상기의 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성 하기 위한 본 발명에 따른 박판 용접 구조는 제1 및 제2 박판 부재; 상기 제2 박판 부재의 모서리에 연결되고, 일 면이 상기 제1 박판 부재 일 면의 일부에 면 접촉하는 겹침부; 상기 제1 박판 부재의 일 면과 상기 겹침부의 모서리 사이에 형성되는 제1 용입부에 용접에 의해 용접된 제1 용접 이음부; 및 상기 제1 박판 부재의 모서리와 상기 겹침부의 타 면 사이에 형성되는 제2 용입부에 용접에 의해 용접된 제2 용접 이음부를 포함한다.

여기서, 상기 제1 박판 부재의 상기 겹침부가 접촉하는 면의 이면에는 보강 판의 일 모서리가 결합되는 것일 수 있다.

이때, 상기 보강 판의 일 면에는 상기 제1 박판 부재의 타 면에 결합된 제1프레임 웹에 결합되는 제1 브라켓이 결합되고, 타 면에는 상기 제2 박판 부재의 상기 제1 박판 부재의 타면과 동일한 면을 이루는 면에 결합된 제2 프레임 웹에 결합되는 제2 브라켓이 결합되는 것일 수 있다.

나아가서, 상기 제1 프레임 웹과 상기 제1 브라켓의 결합 길이는 상기 제1 프레임 웹의 두께의 1.5배 이상이고, 상기 제2 프레임 웹과 상기 제2 브라켓의 결합 길이는 상기 제2 프레임 웹의 두께의 1.5배 이상인 것일 수 있다.

한편, 상기 겹침부의 겹침 폭은 20~50mm인 것일 수 있다.

또한, 상기 제1 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 제3 겹침부가 연결되고 상기 제1 박판 부재에 결합되는 제3 박판 부재 및 상기 제1 박판 부재의 일 면과 상기 제1 박판 부재의 일 면과 동일한 평면을 이루는 상기 제2 박판 부재의 일 면과 상기 제3 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 제4 겹침부가 연결되고 상기 제1 내지 제3 박판 부재에 결합되는 제4 박판 부재를 더 포함하는 것일 수 있다.

이때, 상기 겹침부의 상기 제1 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고, 상기 제3 겹침부의 상기 제2 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고, 상기 제4 겹침부는 상기 제1 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 상기 제1 내지 제3 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 것일 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 본 발명에 따른 박판 용접 구조에 의하면, 용접 횟수가 감소되어 생산성이 향상되고, 박판 부재들이 용접 열에 의해 변형될 수 있는 가능성이 감소되고, 보강 판에 박판 부재들의 용접 열에 의한 변형을 방지하기 위한 플랜지가 필요 없게 된다.

도 1은 종래의 박판 용접 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박판 용접 구조의 제1 및 제2 프레임 웹을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 나타낸 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하에서 사용되는 박판은 두께가 8mm이하인 강판을 의미함을 밝혀둔다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절개한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조의 제1 및 제2 프레임 웹을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조(100)는 제1 박판 부재(110), 제2 박판 부재(120), 제2 박판 부재(120)의 모서리(121)에 연결되고, 일 면이 제1 박판 부재(110) 일 면의 일부에 면 접촉하는 겹침부(130), 제1 박판 부재(110)의 일 면과 겹침부(130)의 모서리(131) 사이에 형성되는 제1 용입부(141)에 용접에 의해 용접된 제1 용접 이음부(151) 및 제1 박판 부재(110)의 모서리(111)와 겹침부(130)의 타 면 사이에 형성되는 제2 용입부(142)에 용접에 의해 용접된 제2 용접 이음부(152)를 포함할 수 있다.

제1 박판 부재(110)의 겹침부(130)가 접촉하는 면의 이면(裏面)에는 보강 판(160)의 일 모서리가 결합될 수 있다. 이에 따라, 제1 박판 부재(110)과 겹침부(130)가 접촉하는 부분의 강성이 증가하게 된다.

제1 박판 부재(110)에 결합되는 보강 판(160)의 일 모서리에 마주보는 보강 판(160)의 다른 모서리에는 결합 플레이트(161)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 결합 플레이트(161)가 다른 구조물에 결합됨으로써, 보강 판(160)이 다른 구조물에 결합될 수 있게 된다.

제1 박판 부재(110)의 타 면에는 제1 프레임 웹(171)이 결합되고, 제2 박판 부재(120)의 제1 박판 부재(110)의 타 면과 동일한 면을 이루는 면에는 제2 프레임 웹(172)이 결합된다. 제1 및 제2 프레임 웹(172)은 도 4에서 도시되는 바와 같이, 격자 형 구조를 가질 수 있다. 이러한 제1 및 제2 프레임 웹(171, 172)은 제1 박판 부재(110)와 제2 박판 부재(120)의 강성을 증가시킨다.

제1 프레임 웹(171)과 보강 판(160)는 서로 떨어져 배치되고, 제1 프레임 웹(171)과 보강 판(160)의 사이 거리(D1)는 제1 및 제2 박판 부재(110, 120)의 변형을 고려한 실험에 의해 얻어질 수 있다.

보강 판(160)의 일 면에는 제1프레임 웹(171)에 결합된 제1 브라켓(181)이 결합되고, 보강 판(160)의 타 면에는 제2 프레임 웹(172)에 결합된 제2 브라켓(182)이 결합될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 브라켓(181, 182)은 제1 및 제2 박판 부재(110, 120)로부터 전달되는 힘을 보강 판(160)으로 전달한다. 이에 따라, 제1 및 제2 박판 부재(110, 120)가 외부에서 가해지는 힘에 의해 변형 또는 파손되는 것이 방지된다.

제1 프레임 웹(171)과 제1 브라켓(181)의 결합 길이(CL1)는 제1 프레임 웹(171)의 두께(D2)의 1.5배 이상이고, 제2 프레임 웹(172)과 제2 브라켓(182)의 결합 길이(CL2)는 제2 프레임 웹(171)의 두께(D3)의 1.5배 이상일 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 브라켓(181, 182) 각각이 제1 및 제2 박판 부재(110, 120) 각각으로부터 제1 및 제2 박판 부재(110, 120) 각각에 가해지는 힘을 충분히 전달 받을 수 있게 된다.

겹침부(130)의 겹침 폭(D3)은 국제적으로 통용되는 선급공통구조규칙(CRS)에 따라 결정될 수 있다. 선급공통구조규칙의 겹침 결합(Lapped Joints)에 관한 규정에서 겹침 폭은 강판 두께의 최소 3배 이상이고 50mm를 초과할 수 없다고 규정되어 있다. 따라서 박판인 제1 및 제2 박판 부재(110, 120)의 두께가 8mm이하이므로, 겹침부(130)의 겹침 폭(D3)은 20~50mm일 수 있다.

겹침부(130)와 제2 박판 부재(120)의 모서리(121)는 연결부(190)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 연결부(190)의 폭(D4)은 제2 프레임 웹(172)과 보강 판(160)의 사이 거리(D5)에 종속되어 결정될 수 있다. 즉, 연결부(190)의 폭(D4)은 제2 프레임 웹(172)과 보강 판(160)의 사이 거리(D5)에 따라 결정될 수 있다.

제1 및 제2 용접 이음부(151, 152)는 아크 용접과 같은 용접에 의해 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 도면을 참조하여 설명하되, 본 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조와 다른 부분에 한정하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박판 용접 구조를 나타낸 평면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박판 용접 구조(200)는 제1 박판 부재(110)의 일 면에 면 접촉하는 제3 겹침부(310)가 연결되고 제1 박판 부재(110)에 결합되는 제3 박판 부재(300) 및 제1 박판 부재(110)의 일 면과 제1 박판 부재(110)의 일 면과 동일한 평면을 이루는 제2 박판 부재(120)의 일 면과 제3 박판 부재(300)의 일 면에 면 접촉하는 제4 겹침부(410)가 연결되고 제1 내지 제3 박판 부재(110, 120, 300)에 결합되는 제4 박판 부재(400)를 더 포함하는 것이 발명의 일실시예에 따른 박판 용접 구조와 다른 부분이다.

나아가서, 겹침부(130)의 제1 내지 제4 박판 부재(110, 120, 300, 400)들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고, 제3 겹침부(310)의 제2 내지 제4 박판 부재(120, 300, 400)들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고, 제4 겹침부(410)는 제1 내지 제4 박판 부재(110, 120, 300, 400)들이 서로 인접한 부분에 위치하는 제1 내지 제3 박판 부재(110, 120, 300)의 일 면에 면 접촉한다. 이에 따라, 제1 내지 제4 박판 부재(110, 120, 300, 400)에는 도출되는 부분이 없게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 박판 용접 구조에 의해, 종래의 박판 용접 구조에 대비하여 용접 횟수가 감소함으로써 생산성이 향상되고, 박판 부재들이 용접 열에 의해 변형될 수 있는 가능성을 감소되고, 보강 판에 박판 부재들이 용접 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위한 플랜지가 필요 없게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 박판 용접 구조 110: 제1 박판 부재
120: 제2 박판 부재 130: 겹침부
160: 보강 판 300: 제3 박판 부재
400: 제4 박판 부재

Claims (7)

1. 제1 및 제2 박판 부재;
   상기 제2 박판 부재의 모서리에 연결되고, 일 면이 상기 제1 박판 부재 일 면의 일부에 면 접촉하는 겹침부;
   상기 제1 박판 부재의 일 면과 상기 겹침부의 모서리 사이에 형성되는 제1 용입부에 용접에 의해 용접된 제1 용접 이음부; 및
   상기 제1 박판 부재의 모서리와 상기 겹침부의 타 면 사이에 형성되는 제2 용입부에 용접에 의해 용접된 제2 용접 이음부를 포함하며,
   상기 제1 박판 부재의 상기 겹침부가 접촉하는 면의 이면에는 보강 판의 일 모서리가 결합되고,
   상기 보강 판의 일 면에는 상기 제1 박판 부재의 타 면에 결합된 제1프레임 웹에 결합되는 제1 브라켓이 결합되며, 타 면에는 상기 제2 박판 부재의 상기 제1 박판 부재의 타면과 동일한 면을 이루는 면에 결합된 제2 프레임 웹에 결합되는 제2 브라켓이 결합되는 것을 특징으로 하는 박판 용접 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 프레임 웹과 상기 제1 브라켓의 결합 길이는 상기 제1 프레임 웹의 두께의 1.5배 이상이고,
   상기 제2 프레임 웹과 상기 제2 브라켓의 결합 길이는 상기 제2 프레임 웹의 두께의 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 박판 용접 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 겹침부의 겹침 폭은 20~50mm인 것을 특징으로 하는 박판 용접 구조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 제3 겹침부가 연결되고 상기 제1 박판 부재에 결합되는 제3 박판 부재 및 상기 제1 박판 부재의 일 면과 상기 제1 박판 부재의 일 면과 동일한 평면을 이루는 상기 제2 박판 부재의 일 면과 상기 제3 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 제4 겹침부가 연결되고 상기 제1 내지 제3 박판 부재에 결합되는 제4 박판 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박판 용접 구조.
7. 제6항에 있어서,
   상기 겹침부의 상기 제1 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고,
   상기 제3 겹침부의 상기 제2 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 일 부분이 잘려지고,
   상기 제4 겹침부는 상기 제1 내지 제4 박판 부재들이 서로 인접한 부분에 위치하는 상기 제1 내지 제3 박판 부재의 일 면에 면 접촉하는 것을 특징으로 하는 박판 용접 구조.

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